第三章 建筑热湿环境2.ppt

典型负荷计算方法原理介绍 GATE，60年代末，美国，稳态计算 现在 美国： NBSLD、BLAST、DOE-2、EnergyPlus 英国：ESP 日本：HASP 中国：DeST 模拟分析软件 典型负荷计算方法原理介绍 DOE-2 由美国能源部主持，美国 LBNL开发，于1979年首次发布的建筑全年逐时能耗模拟软件，是目前国际上应用最普遍的建筑热模拟商用软件，用户数估计达到1000~2500家，遍及40多个国家。其中冷热负荷模拟部分采用的是反应系数法，假定室内温度恒定，不考虑不同房间之间的相互影响。 EnergyPlus 美国LBNL 90年代开发的商用、教学研究用的建筑热模拟软件。 曾经采用反应系数法，现在采用的是状态空间法。 模拟分析软件：美国，反应系数法 典型负荷计算方法原理介绍 ESP ESP(ESP-r)是由英国Strathclyde大学的能量系统研究组1977－1984年间开发的建筑与设备系统能耗动态模拟软件。负荷算法采用的是有限差分法求解一维传热过程，而不需要对基本传热方程进行线性化，因此可模拟具有非线性部件的建筑的热过程，如有特隆布墙(Trombe’s Wall) 或相变材料等变物性材料的建筑。采用的时间步长通常以分钟为单位。该软件对计算机的速度和内存有较高要求。 模拟分析软件：欧洲，有限差分法 DeST 90年代清华大学开发的建筑与HVAC系统分析和辅助设计软件。负荷模拟部分采用状态空间法，即采用现代控制论中的“状态空间”的概念，把建筑物的热过程模型表示成： 状态空间法的求解是在空间上进行离散，在时间上保持连续。对于多个房间的建筑，可对各围护结构和空间列出方程联立求解，因此可处理多房间问题。 其解的稳定性及误差与时间步长无关，因此求解过程所取时间步长可大至1小时，小至数秒钟，而有限差分法只能取较小的时间步长以保证解的精度和稳定性。但状态空间法与反应系数法和谐波反应法相同之处是均要求系统线性化，不能处理相变墙体材料、变表面换热系数、变物性等非线性问题。 模拟分析软件：中国，状态空间法 典型负荷计算方法原理介绍 思考题 室外空气综合温度是单独由气象参数决定的吗？ 什么情况下建筑物与环境之间的长波辐射可以忽略？ 透过玻璃窗的太阳辐射中是否只有可见光，没有红外线和紫外线？ 透过玻璃窗的太阳辐射是否等于建筑物的瞬时冷负荷？ 室内照明和设备散热是否直接转变为瞬时冷负荷？ 封阳台对房间的热环境有什么样的影响？ 冬天晚上拉上窗帘能否改善室内热环境？其原理是什么？ 思考题 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？ 围护结构内表面上的长波辐射对负荷有何影响？ 夜间建筑物可通过玻璃窗长波辐射把热量散出去吗？ 如果一个由6面实体墙（包括楼板）围合的房间室内温度恒定，把几面实体墙的得热叠加，再加上室内热源得热与渗风得热，就等于房间的冷负荷吗？ 如果有两套户型设计一模一样的公寓，但一个主要窗户朝东，另一个朝西。两套公寓夏季的热环境条件有何区别？ * * * * 室内热源对流得热 室内热源总得热＝ 室内热源对流得热 ＋向室内表面的长波辐射＋向室内表面的短波辐射 负荷的数学表达 壁面对流得热 通过围护结构的导热量 ＋本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 ＝ 壁面对流换热 ＋本壁面向空调辐射板的辐射 ＋本壁面向其他壁面的长波辐射 ＋本壁面向热源的辐射 Qwall,cond 负荷的数学表达 房间的显热冷负荷 房间的各种得热 得热和冷负荷 的差值 房间空气热平衡的数学表达式 对长波辐射项进行了线性化而导出 得热定义与实际 传热量的差值 二者之和就是从壁面实际获得的对流热量 负荷的数学表达 热源 渗风 玻璃窗 墙体 在室内空气参数相同的情况下，采用辐射板空调的负荷比送风空调负荷大还是小？ 以夏季为例 外围护结构的内表面温度降低 ——导致室外向室内传热增加 室内表面（家具、墙面）温度降低 —— 空调系统需要带走的热量增加 结论 辐射板空调的负荷偏大 如果追求的是舒适性相同，哪一个负荷更大？ 讨论：采用辐射板空调的负荷 负荷的数学表达 总负荷 室内空气参数变化时，采用“除热量”来描述需要排除的热量。显热除热量为： 除热量比冷负荷少了一个空气增温需要的热量 总负荷＝热源总得热＋窗总得热＋渗透风得热＋墙体实际传热 负荷的数学表达 热源 渗风 玻璃窗 墙体 典型负荷计算方法原理介绍 第三类边界条件： 太难求解了！ 非均匀板壁的不稳定传热: 其中内表面长波辐射： 初始条件： 典型负荷计算方法原理介绍 目的：使负荷计算能够在工程应用中实施 发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别 负荷计算法